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Verfahren und Einrichtung zur kinematographischen stereoskopischen Projektion.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kinematographisehen stereoskopischen Projektion mittels zweier synchron arbeitender Projektionsapparate, von denen einer das vom rechten, der andere das vom linken Auge des Zuschauers zu betrachtende Bild entwirft.
Die Erfindung bezweckt, dass die Zuschauer ohne Zuhilfenahme besonderer Einrichtungen für ihre Augen mit jedem Auge nur das diesem entsprechende Bild sehen. Zu diesem Zwecke besteht das erfindungsgemässe Projektionsverfahren im Wesen darin, dass zwischen dem Zuschauer und der Projektionsfläche ein oder mehrere Filter bzw. Filterschirme in ihrer Ebene in eine rasche Schwingbewegung versetzt werden, die aus ebenen, mit einer lichtundurchlässigen Substanz bedeckten Flächen bestehen und eine Anzahl Schlitze aufweisen, deren mittlere Richtung sich der Lotrechten nähert.
Hiebei wirft jeder der Projektionsapparate ein Bild auf die Projektionsfläche, das durch das bzw. die Filter in eine Reihe heller Streifen derart zerlegt wird, dass die Streifen des einen Bildes abwechselnd zwischen den Streifen des andern Bildes zu liegen kommen. Die Anordnung des bzw. der Filterschirme einerseits und der Stühle für die Zuschauer anderseits ist derart getroffen, dass jeder Zuschauer mit jedem Auge nur das diesem entsprechende Bild sieht und infolge der raschen Filtersehwingung den Eindruck eines fortlaufenden Bildes hat.
Da bei den Hubumkehren der Schwingbewegung des Filters kleine Stillstände auftreten, verschwinden in diesen Momenten die von den lichtundurchlässigen Teilen des Filters erzeugten schwarzen Streifen nicht vollkommen. Dieser Mangel kann jedoch behoben werden, wenn jede Hubumkehr des Filters mit der jeweiligen Verdunkelung der Projektionsapparate zusammenfällt. Man kann somit durch entsprechendes Synchronisieren der Filterbewegung mit der des Bildstreifens erreichen, dass die schwarzen Streifen bei der Hubumkehr verschwinden, da in diesem Momente das ganze Bild von den Projektionsapparaten aus verdunkelt ist.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens dargestellt.
Fig. 1 und 2 zeigen im lotrechten Schnitt und Draufsicht die allgemeine Anordnung im Zuschauerraum, Fig. 3 ist eine Ansicht eines Mikrofilter, Fig. 4 zeigt schematisch die Wirkungsweise desselben. Fig. 5 das hiezugehörige optische System, Fig. 6 die Antriebsvorrichtung für das Filter, Fig. 7 veranschaulicht den Strahlengahg durch das Filter, Fig. 8 zeigt eine abgeänderte Form der Anlage und Fig. 9 ein Detail der Antriebsvorrichtung für das Filter.
Gemäss Fig. 1 und 2 wirft ein jeder der an der Rückwand des Raumes aufgestellten Projektionsapparate 1 ein Bild auf die Projektionsfläche : 2. Der Filterschirm 3 ist derart geneigt, dass sich die Bildebene, Filtere1 : ene und die die Projektoren 1 enthaltende Ebene 5, in der sich ungefähr die Augen der Zuschauer befinden und die als Augenebene bezeichnet werden soll, in einer Linie schneiden. Die Filterschlitze laufen in einem in der Mitte der genannten Schnittlinie liegenden Punkt 4 zusammen. Der
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ihrer Richtung ausschwingen.
Fig. 7 ist ein Schnitt nach einer beliebigen, lurch beide Projektoren ji, B sowie durch den Filtersehirm gehenden Ebene. Die Geraden 1, 11, 111 sind Schnittlinien dieser Ebene mit der Bildebene, der Filterebene und einer lotrechten durch die Projektoren gehenden Ebene. Die ausgesparten Teile der
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Geraden 11 entsprechen den Filterschlitzen, die gleich breit sind und voneinander gleiche Abstände aufweisen. Der Projektor A entwirft auf der Bildfläche vermittels der durch des Filter durchtretenden
Strahlen die Streifen a, der Projektor B die dazwischenliegenden Streifen b.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass man von jedem Punkt der Verbindungslinie von Projektor A mit dem Punkt 4 (Fig. 1) nur das von diesem erzeugte Bild sieht, während von jedem Punkte der Verbindungslinie von Projektor B mit Punkt 4 nur das von diesem Projektor entworfene Bild sichtbar ist. Teilt man die Linie 111 ent- sprechend dem Abstand der beiden Projektoren A, B in gleiche Teile, so ist, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, abwechselnd von jedem Punkt A'das vom Projektor A, von jedem Punkt B'das vom Projektor B erzeugte
Bild sichtbar ; das gleiche gilt natürlich auch von jedem Punkte der Verbindungslinien von A', B'mit 4.
Während von den Punkten A', B'aus die gesamten Streifen a, b gesehen werden, sind letztere von andern Punkten der Abschnitte c, d auf der Geraden Ill nur teilweise sichtbar. Die Sichtbarkeit- zone des rechten Bildes (d. h. der von B erzeugten Streifen b) ist in der Augenebene 5 (Fig. 1) bestimmt durch schmale Dreiecke, deren Scheitel im gemeinsamen Schnittpunkt 4 liegt und deren Schenkel durch die Schnittlinien der Augenebene mit den durch die Ränder sowohl der Bildstreifen als auch der Schlitze des Filters hindurchgehenden Ebenen gegeben sind. Damit das rechte Auge das rechte, das linke Auge hingegen das linke Bild sieht, ist es nur erforderlich, dass sich das rechte Auge innerhalb eines Dreieckes mit der Basis d, das linke Auge innerhalb eines Dreieckes mit der Basis c befinde.
Wenn nun sämtliche Stühle des Zuschauerraumes derart aufgestellt sind, dass ihre Mitten auf den Grenzlinien zwischen den einzelnen Sichtbarkeitszonen liegen, derart, dass die Sichtbarkeitszonen des rechten Bildes rechts von der Stuhlmitte, jene des linken Bildes jedoch links davon liegen, so ist der stereoskopische Bildeindruck bereits gegeben. Bei ruhendem Filter würde allerdings nur ein Teil des Bildes gesehen werden, da zwischen den Bildstreifen a, b die undurchlässigen Teile des Filters sichtbar wären.
Wenn jedoch das Filter eine rasche schwingende Bewegung vollführt, die Bildstreifen a, b somit nacheinander alle Teile des Bildes ersichtlich machen, so werden bei genügender Schnelligkeit der
Schwingung die dunklen Streifen verschwinden ; es wird somit das gesamte Bild stereoskopisch gesehen werden. Hiebei ist es wesentlich, dass trotz der Schwingungen die Sichtbarkeitszonen unbeweglich bleiben.
Dies ist der Fall, da sowohl der gemeinsame Scheitel 4 der Dreiecke als auch ihre Basis c oder d in Ruhe bleiben, da die Mittelpunkte A', B'der Abschnitte c, d in gleichem Abstand von den ruhenden Pro- jektoren A, B verharren.
Wie bereits erwähnt, ist die Helligkeit des Bildes nicht auf allen Punkten der Abschnitte e, d gleich, vielmehr ist sie in den Mitten A', B'am grössten und nimmt nach beiden Seiten gegen die Enden der Abschnitte c, d ab. Diese Ungleichmässigkeit kann durch die Verwendung eines zweiten Filters, das knapp vor der Bildebene synchron mit dem Hauptfilter schwingt, ausgeglichen werden. Dieses
Hilfsfilter hat bedeutend schmälere Schlitze als das Hauptfilter, so dass auf der Bildfläche nicht die durch das Hauptfilter gegebenen Streifen a, b erscheinen ; vielmehr wird von diesen Streifen der grösste
Teil durch das Hilfsfi ter absorbiert und nur ein ganz schmaler Streifen, der in der Mitte des durch das Hauptfilter gebildeten Streifens liegt, gelangt auf die Bildfläche.
Dieser schmale Streifen ist jedoch in seiner Gänze von allen Punkten der Abschnitte e, d sichtbar, so dass die Helligkeitsunterschiede innerhalb der Sichtbarkeitszonen ausgeglichen sind und der Zuschauer somit sein Haupt um ein gewisses
Mass seitlich bewegen kann, ohne eine verminderte Helligkeit des Bildes wahrzunehmen.
Zweckmässig wird ein derartiges, knapp vor der Projektionsfläche liegendes Hilfsfilter durch ein Mikrofilter ersetzt, das in den Strahlengang von der Lichtquelle zum Bildstreifen geschaltet ist und das Lichtbündel in einzelne schmale Streifen zerlegt, die durch das Filmband treten und auf der
Projektionsfläche schmale Bildstreifen erscheinen lassen, die den von einem Hilfsfilter erzeugten entsprechen. Durch ein derartiges Mikrofilter wird der Vorteil erzielt, dass die Deckstreifen des Haupt- filters kein Licht empfangen, so dass sie, otwohl sie schwarz sind, kein Flimmern des Bildes erzeugen können.
Es ergibt sich der weitere Vorteil, dass bei Verwendung eines Mikrofilters das gesamte Licht nutzbringend verwertet wird, so dass das erzeugte Bild die gleiche Lichtstärke aufweist wie bei normaler Kinopro jektion.
Eine beispielsweise Ausführungsform eines Mikrofilter ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Das Mikro- filter besteht aus einer Glasplatte, deren eine Seite plan und deren andere Seite mit einer Reihe von konkaven, zylindrischen Rillen versehen ist, die nach dem Schwingungsmittelpunkt des Mikrofilter hin konvergieren. Wenn man auf eine, vorteilhaft auf die plane Seite des Mikrofilter ein paralleles oder schwach konvergentes Lichtbündel 7 fallen lässt, so entstehen auf den Geraden 8, die die Brennstrahlen der von den Rillen gebildeten Zylinderlinsen darstellen, virtuelle Bilder in Form von schmalen
Streifen, auf die somit das gesamte Licht konzentriert wird. Diese Lichtstreifen werden durch das Filmband geschickt und erzeugen auf der Projektionsfläche die vorerwähnten schmalen Bildstreifen.
Die Projektion kann beispielsweise vermittels der Einrichtung nach Fig. 5 erfolgen. Hiebei wird statt zweier getrennter Projektoren ein einziger Doppelprojektor verwendet, dessen Film zwei neben- einanderliegende Reihen stereoskopischer Bilder aufweist. Das Licht der Lichtquelle 9 geht durch zwei
Sammellinsen 10, die parallele Lichtbündel herstellen. Durch die beiden Planspiegel 10, 12 werden die
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der Linse 1. 3 empfängt das Mikrofilter 14 zwei schwach konvergente Lichtbündel, von denen nach Art der Fig. 4 zwei Reihen heller, virtueller Streifen erzeugt werden. Die doppeltreflektierenden Prismen 15 nähern die Bündel einander und machen sie untereinander parallel.
Die im Brennpunkt der Linse 1.'3 angeordneten optischen Systeme 16 entwerfen auf dem Film 17 zwei verkleinerte, reelle Bilder von den virtuellen Streifen des Mikrofilter. Auf beide Bildreihen des Filmstreifens 17 treffen somit zwei Reihen schmaler Lichtstreifen auf, die, da das Mikrofilter ebenso wie das Hauptfilter schwingt, eine schwingende Bewegung ausführen. Die mit den Reflexionsprismen 19, 20 versehenen Objektive werfen die derart in Streifen geteilten Bilder auf die Projektionsfläche.
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(Fig. 8) auch in der Nähe des Hauptfilters aufgestellt werden, wobei er das Bild auf die Bildfläche 2 durch Reflexion eines an der Rückwand des Saales angebrachten Spiegels 41 wirft.
Die Stühle für die Zuschauer, die gegen die Bildfläche, 2 schauen, sind auf Stufen 42 derart angeordnet, dass die Augen dieser
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im Spiegel 41 verbindet.
An den beiden Seiten des Saales können stufenförmige Galerien 46 angeordnet sein, auf denen die Zuschauer sitzen, die im Spiegel 41 das Bild der Fläche 2 sehen. Die Augen dieser Zuschauer liegen ungefähr in der Ebene 47, die zur Ebene 43 in bezug auf den Spiegel symmetrisch liegt. Es ergeben sieh somit zwei Augenebenen 43, 47, wodurch die mögliche Platzanzahl erhöht wird.
Fig. 6 stellt eine Ansicht des Filters und zugleich ein Beispiel für eine Art seiner Aufhängung und seine Erhaltung in Gleichgewicht dar. Das Filter besteht aus einem rechteckigen Metallrahmen 21, auf dem Metallbänder 22 gespannt sind, zwischen denen gegen den Sehwingungsmittelpunkt 4 zu konvergierende Schlitze liegen. Die Versteifung des Rahmens 21 wird von einer Reihe in seiner Ebene ausgespannter und an seinen vier Seiten befestigter Kabel besorgt. Die untere Seite wird von den
Kabeln 2. 3, die auf den Punkt 4 zulaufen, versteift, die obere von den nach dem Punkt 4 gerichteten und mit Federn 2/5 versehenen Kabeln 24. Die zwei Seitenteile werden dagegen von den in den Punkten 27 verbundenen Kabeln 26 versteift.
Die Schwingungsbewegung des Filters wird durch die Rotation einer Kurbel um eine Achse 28 erzielt, deren Zapfen am Kopf einer Pleuelstange 29 angreift, die durch die Kabel 30 mit den unteren Enden der Schwinghebel.) 1 verbunden ist, deren obere Enden durch Kabel 32 mit den Punkten 27 verbunden sind.
Die Schwinghebel 31 sind mit ihren Achsen 33 an Schwinghebeln 34 angelenkt, die ihrerseits wieder bei 35 an den Enden eines stillstehenden, horizontalen Trägers angelenkt sind. Die unteren Enden der Schwinghebel 34 sind durch ein Kabel 37 miteinander verbunden, das mit einer das ganze System gespannt erhaltenden Feder 38 versehen ist. Die oberen Enden dieser Schwinghebel tragen Gegengewichte 39, deren Stellung so bestimmt ist, dass sie die Trägheitswirkungen des Filters vollkommen ausgleichen.
Die Bewegung des Mikrofilters kann durch ein kleines Kabel 40 geregelt werden, das durch eine am Mikrofilter befestigte Feder gespannt erhalten wird. Dabei muss daran erinnert werden, dass erwähnt wurde, dass die schwarzen Streifen im Stereoskopbild durch eine bei jeder Bewegungsumkehr bewirkte Verdunkelung zum Verschwinden gebracht werden.
Man kann jedoch diese Streifen auch dadurch zum Verschwinden bringen, dass man die jeweiligen Stellen der Hubumkehr des Filters gegeneinander versetzt. Zu diesem Zwecke wird die Stange 29 nicht direkt am Kurbelzapfen 51 (Fig. 9) angelenkt, sondern auf einem auf diesem Zapfen drehbaren Exzenter 48 gelagert. Das Exzenter ist mit einem Zahnrad 49 in Verbindung, das sich auf einem gleichachsig zur Welle 28 angeordneten unbeweglichen Zahnrad 50 abrollt. Durch dieses Planetengetriebe wird eine periodische Änderung der Schwingungsamplitude der Filterbewegung erzielt.
PATENT-ANSPRtCHE :
1. Verfahren zur kinematographischen stereoskopisehen Projektion, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zuschauern und der Projektionswand (2) ein Filter (3) in seiner Ebene in rasche Bewegung versetzt wird, das aus ebenen, liehtabsorbierenden Flächen mit einer Reihe von in ihrer mittleren Richtung der Senkrechten sich nähernden Schlitzen besteht.